GWTC-4.0: Obserwacje z I części 4 kampanii obserwacyjnej LIGO-VIRGO-KAGRA

Na ilustracji (1) Zjawiska koalescencji układów podwójnych czarnych dziur i gwiazd neutronowych wykryte w latach 2015–2024 (źródło: konsorcjum LVK).

Katalog GWTC ma charakter kumulatywny -- oznacza to, że wersja GWTC-4.0 zawiera nie tylko nowe wyniki, ale i wyniki z wszystkich poprzednich katalogów. Możemy wyznaczyć czterowymiarową objętość w czasie i przestrzeni, którą zbadały detektory (nazywamy to „hiperobjętością”, ponieważ jest to objętość obejmująca więcej niż trzy wymiary), symulując sygnały i sprawdzając, czy zostaną one wykryte, a następnie łącząc te informacje ze szczegółami dotyczącymi współczynnika aktywności detektorów. Na Ilustracji 2 przedstawiamy przybliżoną wartość tej hiperobjętości w zależności od liczby detekcji o prawdopodobieństwie pochodzenia astrofizycznego większym niż 50%. Pokazuje to, ile sygnałów wykryto w każdej kampanii obserwacyjnej. Widać, że w O4a liczba zaobserwowanych sygnałów wzrosła ponad dwukrotnie. Pasma widoczne na rysunku przedstawiają niepewności: podczas gdy wielu kandydatów ma prawdopodobieństwo pochodzenia astrofizycznego bliskie 100%, w przypadku tych, dla których prawdopodobieństwo to wynosi 50%, równie prawdopodobne jest, że są one tzw. fluktuacją szumu.

W artykule GWTC-4.0: Methods for identifying and characterising gravitational-wave transients przedstawiono szczegóły metodologii wykorzystywanej do opracowania katalogu GWTC-4.0. Zajęto się opracowywaniem teoretycznych modeli przebiegów falowych dla zderzających się czarnych dziur i gwiazd neutronowych, a następnie omówiono pakiety oprogramowania, za pomocą których generowane są listy kandydatów. Każdy kandydat jest weryfikowany i poddawany kontroli jakości danych przed dokonaniem estymacji parametrów w celu zrozumienia właściwości źródła i przeprowadzeniem testów spójności przebiegów falowych w celu potwierdzenia podstawowych założeń stosowanych modeli.

W ramach badań odkryto 128 nowych sygnałów z prawdopodobieństwem pochodzenia astrofizycznego powyżej 50%, co podwoiło całkowitą liczbę kandydatów w katalogu GWTC do 218. W artykule głównym prezentujemy szczegółową analizę 86 z tych nowych sygnałów. Detekcje obejmują typowe koalescencje układów podwójnych czarnych dziur, które detektory dobrze identyfikują, oraz zupełnie nowe układy mieszane czarnych dziur i gwiazd neutronowych.